指令系统介绍

指令系统设计原则

指令系统的发展历程

指令内容的演变

存储管理的演变

运行级别的演变

系统指令的组成

指令系统由若⼲条指令及其操作对象组成。 每条指令都是对⼀个操作的描述, 主要包括操作码和操作数。操作码规定指令功能, 例如加减法; 操作数指示操作对象, 包含数据类型、 访存地址、 寻址方式等内容的定义。

地址空间

操作数

指令操作和编码

补充

早期，1980s年代，x86⼀般指当时的处理器8088和80286，不过这两个处理器都是16位的。如今， x86通常指32位指令集架构的处理器，比如80386。 80386处理器是intel在1985年实现的第一款32位指令集架构的处理器，又叫i386， Intel Architecture, 32-bit，缩写为IA-32，现在， IA-32一般又能引喻成所有的支持32位计算的x86架构。按照发展历史看， x86应该是指令集概念，⼀般用于个人PC系统如8086,286,386。 IA-32是intel首推的32位架构。 x86-64/x64/amd64/Intel64。在1999年， AMD公司⾸先在IA-32基础上，增加了64位寄存器，兼容早期的16位和32位软件系统，推出了x86-64的64位微处理器，后来命名为AMD64，实现了超车。然后intel公司也接受了该方案，叫做Intel64。 x86-64应该只算是x86指令集的64位扩展，并不是⼀种全新的64位架构。由于amd64和intel64本质上是⼀样的，叫法也是很多。 AMD通常叫它x86-64、 x86_64，微软和sun等软件公司叫它x64，操作系统厂商则通常用AMD64或者amd64来指代AMD64和Intel64。IA-64是Intel推出的用于Itanium处理器（安腾处理器）的自己的Intel Architecture 64位指令集，一般用于服务器。尽管Intel64也是64位处理器，但这两者完全不是⼀回事。 IA-64软件不能直接运行于Intel64处理器上。 x86-64是IA-32指令集的扩展，⽽IA-64则是完完全全没有⼀点IA-32影子的独立处理器架构。 IA-64需要通过模拟器才能运行IA-32，但是性能大大受影响。
市面上处理器如何区分AMD64和IA-64呢？市面上买的Intel 64-bit的cpu其实都属于amd64分类，intel64和amd64其实都应该叫做x86_64。IA64则指Itaniums系统cpu，并不是x86架构的，一般都是用于服务器，不是个⼈桌面产品，价格昂贵。
ARM64/AArch64：ARM是精简指令集RISC下的处理器架构。ARMv3⾄ARMv7⽀持32位寻址空间。 ARMv8-A 开始支持64位寻址空间。 AArch64和ARM64都是指64位的ARM架构。

[1] 《计算机组成原理与体系架构（第3版）》胡伟武等